电动转向发展战略研究

1、电动转向发展战略研究作者:日期:我国汽车电动转向行业发展和战略一 国内汽车电动转向（EPS）行业发展现状二 汽车电动转向的结构和优点三我国汽车电动转向标准制订情况四我国汽车电动转向发展的水平与存在问题五电动转向控制器的设计要求六现阶段应如何发展汽车电动转向产品七未来应如何发展汽车电动转向产品八对发展我国汽车电动转向产品的建议一 国内汽车电动转向（EPS）行业发展现状随着我国电子技术在汽车上的发展，汽车电动转向（EPS）行业在近几年已经获得突飞猛进的成就。经统计全国一共有40多个企业、大专院校、研究院所在从事汽车电动转向（EPS）的研究和开发。最长的有7年的历史最短的也有2年的时间。从事的包括汽

2、车电动转向总成、电子控制器（有刷和无刷电机程序）、EPS有刷与无刷电机和接触与非接触式传感器的研究和开发。已经形成一个群策群力、民办股份制企业为 主、国营企业和大专院校为附的产业化自主开发的局面。在我国汽车电动转向（EPS）的自主开发已形成一个紧跟世界汽车电动转向发展趋势的朝气蓬勃的、势不可当的潮流，并已取得实效。国外引进国内组装的车型已有 8个安装了电动转向器，我国的自有产权的汽车已有 14个车型安装了电 动转向器、以吉利汽车为最。吉利汽车公司已有10个车型在批量安装电动转向器，EPS已成为吉利汽车的特色。南方公司已在 2个厂家4个车型上实现装车，国内还有23个厂家、34个车型在试装电动转向

3、器。同时国内已拥有电动转向器的专利 4个，在一些电动转向器领域已拥有自己的知识产权。目前国内已经形成电动转向器专业化生产的态势，共有研制汽车电动转向（EPS）总成的生产厂家 24家，以研制电动转向器机械部分为主，其中6家连控制器一起开发。专业研制汽车电动转向电子控制器（CPU）的大学有12所，厂家16家，已有控制器产品可以市场销售的厂家有 4家，即将市场销售的厂家 有4家。已生产电动转向电机的厂家有 8家，已实现市场销售的厂家有 3家。已研制电动转向传感器的厂 家有5家，已实现销售电动转向传感器的厂家只有 2家。就电动转向的产品而言已形成全面开发之势， 已开发成功的有轴助力式电动转向器 C-E

4、PS，正在开发 有循环球式电动转向器 X-EPS、小齿轮助力式电动转向器 P-EPS，待开发的有齿条助力式电动转向器 R-EPS、 DD-EPS。这几种电动转向器在国内生产的汽车上都有很大的市场。经过我对国内一批EPS控制器的测试结果表明，可以说我国目前EPS整体研制水平，包括电子控制器接触式传感器 直流有刷电机和转向器机械部分都已达到国外相同产品的水平。当然各企业研制的水 平也不一样。国外大电动转向企业对我国的态度是：他们基本不向国内转让电动转向技术，并以种种藉口军工企业军事用途等就是不让电动转向技术流入中国。所以我们中国人要有志气，有信心、也有这个技术水平和能力，一定能把EPS的产品搞上去

5、。二 汽车电动转向的结构和优点电动转向是一种简称，它有别于电动液压转向。前者指的是一种纯电机助力转向装置，后者指的是一种电控液压助力转向装置。一般讲电动转向助力装置包含电动转向器的机械部分、控制器、电机和传感器等。在不同结构的电动转向助力装置中它们的相对关系是不同的。通常多数电动转向结构把转向器的机械部分、减速机构、电机和传感器安装在一起、控制器另外安装、用电线束把它们与蓄电池（电源）连接在一起。也有把控制器和转向器机械部分安装在一起的结构。电动转向器是一种通过电机为驾驶员操纵转向系统提供助力的装置。这种助力的大小是由控制器 （ECU通过PWM方式对电机进行控制的。通过控制器的控制可以在驾驶员

6、操纵汽车转向过程中向电机提供最理想 的电流，从而使控制电机提供最佳助力进行工作。ECU采集的信号来自扭矩传感器、车速传感器和发动机的信号。扭矩传感器的信号来自于转向轴内部安装的一根扭杆、其两端在转向力作用下产生相对扭转角度反映到扭矩传感器上，由于转向力的扭矩大小与扭杆的扭转角度成正比，因此扭矩传感器直接反映岀转向 力的大小； 车速传感器安装在轿车变速器上，也可以直接从电子仪表盘上取得，它反映的是变化的汽车行驶速度。发动机信号取自发动机点火线圈。由于在汽车转向过程中，电动转向器的控制器可以根据不同的车速、方向盘转向力的大小直接控制电机的助力，从而准确的提供各种行驶路况下的最佳转向助力或阻尼，这都

7、是在计算机（ECU）控制下实现的。电动转向器将在计算机控制下实施对电机电流大小变化的控制，实现不同的转向助力。所以它能精确 的实现人们预先设置的在不同车速、不同转弯角度所需要的不同大小的转向助力、阻尼和转角。所以我们 可以将电动转向称之为“精确助力转向”，电动转向器的结构和分类见下面的幻灯片：总结起来电动转向的优点，有以下几方面：提高了汽车操纵稳定性有较好的汽车转向轻便性有较好的汽车行驶安全性降低了发动机功率损耗节省了油料减少了污染提高了转向系统低温工作性能为实现汽车K总线控制创造了条件随着传感器的发展，开发岀新一代扭矩-角度传感器，电动转向将有望实现解决主动回正问题、最终解决摆头问题。这是我

8、国第二代电动转向要重点解决的问题。届时，我国的电动转向将向更高水平迈进。三 我国汽车电动转向标准制订情况我国汽车电动转向标准是从 2003年12月份成立标准工作组开始到今年10月份，经过1年另10个月的时间，业已定稿。整个汽车电动转向标准包括“汽车电动助力转向装置”、“汽车电动助力转向用电子控制器”、“汽车电动助力转向用电动机”和“汽车电动助力转向用传感器”四项标准。就四项标准我们成 立了四个标准工作小组，分别收集了国内外有关单位的电动助力转向装置、电子控制器、电动机和传感器 的相关标准有关内容。作了包括电磁兼容试验在内的大量验证试验和补充验证试验，确定了标准的先进性 和可行性，在2005年1

9、0月21日23日福州会议上我们已最后定稿上报汽车标准委员会。四我国汽车电动转向发展的水平与存在问题1我国汽车电动转向发展到今天，已经过了近5年的努力，取得了很大的成绩。几个汽车厂家已通过了安装电动转向的汽车 6万公里道路试验。现在已共有 3个汽车厂家、十余个车型实 现了批量装车，到年底将实现装车 56万辆。明年将装车1015万辆。经初步估算到 2010年轻微型轿车、 载重汽车中5070%将安装电动转向，产量将达到 150200万辆。电动汽车、混合燃料汽车和电动游览车、沙滩车已迫切需要配套电动转向器。这同样是很大的市场2电动转向器各总成开发生产的情况如下：（1）轴助力电动转向器（C-EPS）机械

10、部分的研制和生产已经取得一定的成功。已掌握了机械部分的生 产技术。有的企业已购买了进口的关键生产设备，有的企业自制专用设备进行生产，已经批量生产岀合格的轴助力电动转向器（C-EPS）。目前正在开发轿车用的小齿轮助力电动转向器（P-EPS）和轻型卡车用的循环球电动转向器（X-EPS）满足日益增加的市场需要。（2） 电动转向控制器的研制已到一定的程度，已有8家生产岀控制器产品， 其中已有3家控制器产品实现批量装车，生产量分别为10003000台/月。从台架试验曲线对比（见附图），目前国内几家生产的控制器的基本性能试验曲线完全达到了国外同类产品的水平。目前正在开发大功率控制器。（3） 电动转向用电机

11、也有 8家企业在生产该种电机，已批量生产了1.2Nm（120W）、1.8Nm（ 170W）有 刷电机。正在试制 3Nm（280W）有刷电机和无刷电机。（4） 电动转向用传感器已有两家专业生产厂家，主要生产接触式电阻传感器。3年来已生产了近10万 台传感器，其中今年将生产 6万台传感器。目前还有多个厂家正在开发电磁感应式、霍尔元件式带角度的 扭矩传感器。完全可以说一我国的汽车电动转向器行业从无到有，从不懂到基本了解，从研制到小批量生产，已实现了初期的产业化过程。3当前我国的汽车电动转向器行业存在的主要问题如下：（1 ）我国汽车电动转向产品的开发，缺乏有利的指导和计划。现在完全是散乱的企业独自行为

12、，缺乏集团 的冲击力量，未能调动全行业的技术力量进行技术攻关。不利于有计划的快速的发展我国汽车电动转向产 品。（2）行业标准制定的较晚，制约了产品的发展和质量的考核。制约了与汽车的配套发展。（3 ）在汽车上安装使用的时间尚短，发现的问题还少，还要经过长时间的实际使用考核。尸管理成薮盹倶荐蘇査數搭.港空站集I用尸營珪空掘报警电迢r 30担矩我面产品益测试电 硫：左：22 bed 右：mm. aaa左：&.33O 右：E <20SNSKOSIOIS对称度：车湮92. 7STU Wh訓谥敵霧力矩；左！ 8. 920 右：g 45D左：9 右：13 SBD打 rrs囱顶目空觀试验檻荷试验

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14、品的水平，包括对电源电压波动适应能力，抗电流电压过载能力，失电保护能力，自检功能、故障存储和 故障代码显示能力，容错、自学习能力，抗电磁干扰和抗静电放电能力，对机械磨擦的补偿功能，对电机 的温度补偿功能等，还需要通过长期实际使用验证。11用户皆理燥帚結呆扭矩车浬巴迁忏性曲莎R0W0200S 10-19打印曲饶申吕蓝枝0510120011B0&/h甜试幣据 左：S.25Q 右：9 LTQ£ : 1.020 右：百 190电 禅：左：27.EM) 右：27.600对苏度：94 23B轄顶目空载试崟 载荷试豔 回止试骗 反神主试验功龍註 产丽总测试Mi(Irn阖幵皓I | >

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18、型实现的）控制。2稳定与安全性设计一一在受到地面冲击或外界横向力（如侧风、爆胎）作用时产生反向力矩，保持方向 稳定和恢复正常行驶。3 无故障设计一一提高元器件安全系数，各部件必须经过严格岀厂检测，实现误操作保护设计（保护性电路设计，个别系统中个别部位电压、电流和温度保护）4 失效保护设计一一防止单个元件损坏影响其它元器件正常工作（采用各种保 护电路）；ECU失效后，可恢复机械转向器直接工作。5失电保护功能设计一一当汽车突然关闭电源又立即启动时，控制器必须实现自我保护。6自检功能、故障存储和故障代码设计有相应的故障代码显示功能。7电源电压波动适应能力设计一一车载电源标称电压在土15%范围内变化时

19、，控制器应能正常工作。8 有一定的抗电流、电压过载能力设计一一电流过载+5%，电压过载土 25%。9有对不同阻抗（内阻、感抗、容抗）的电机，调整有偏差的传感器（在一定范围内）能兼容的能力，又 称容错、自学习能力的设计。10具有一定的抗电磁干扰和抗静电放电能力的设计。11对机械转向部分的机械磨擦的补偿控制设计。12对电机的温度补偿控制设计一一解决由温度升高导致电机输岀功率下降问题。六现阶段应如何发展汽车电动转向产品1 行业应加强对企业发展的指导，特别是如何组织起行业的人才进行高科技攻关，利用集团的力量有计 划的组织产品的开发。重点放在以下几个方面：（1）发展功能齐全的高水平电动转向控制器；（2）

20、发展大功率大电流电动转向控制器；（3）发展大功率大电流电机，特别是无刷电机；（4）发展新一代非接触式扭矩一角度传感器。2有计划的提高现有产品的水平（1）多品种发展适应各种不同类型汽车需要的汽车电动转向器；（2）提高汽车电动转向控制器的性能和寿命；（3）提高汽车电动转向电机的性能和寿命；（4）提高汽车电动转向传感器的性能和寿命。3加强宣传和贯彻行业标准，稳定的生产高质量的汽车电动转向产品4进一步提高所研制的汽车电动转向各种试验设备的水平七未来应如何发展汽车电动转向产品1 多品种发展汽车电动转向产品（1）发展适应轻型箱式车（独立悬挂）、轻型轿车用的小齿轮助力式汽车 电动转向器（P-EPS）,齿条助力式汽车电动转向器（ R-EPS）。（2）发展高档轿